三種在IGBT當(dāng)中的錯(cuò)誤解決方案

IGBT經(jīng)常被應(yīng)用在各類(lèi)大功率電源當(dāng)中，其好壞關(guān)系到電路的性能。本文將為大家介紹在IGBT中應(yīng)用會(huì)遇見(jiàn)的一些問(wèn)題，以及解決方法。
選用有效的過(guò)流保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路
在IGBT的應(yīng)用中，關(guān)鍵是過(guò)流保護(hù)。IGBT能承受的過(guò)流時(shí)間僅為幾微秒，這與scr、gtr（幾十微秒）等器件相比要小得多，因而對(duì)過(guò)流保護(hù)的要求就更高了。IGBT的過(guò)電流保護(hù)可分為兩種類(lèi)型，一種是低倍數(shù)（1.2~1.5倍）的過(guò)載電流保護(hù)；
另一種是高倍數(shù)（8~10倍）的短路電流保護(hù)。對(duì)于過(guò)載保護(hù)可采用瞬時(shí)封鎖門(mén)極脈沖的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)。對(duì)于短路電流保護(hù)，加瞬時(shí)封鎖門(mén)極脈沖會(huì)因短路電流下降的di/dt太大，極易在回路雜散電感上感應(yīng)出很高的集電極電壓過(guò)沖擊穿IGBT，使保護(hù)失效。
因此對(duì)IGBT而言，可靠的短路電流保護(hù)應(yīng)具備下列特點(diǎn)：
（1）首先應(yīng)軟降柵壓，以限制短路電流峰值，延長(zhǎng)允許短路時(shí)間，為保護(hù)動(dòng)作贏得時(shí)間；
（2）保護(hù)切斷短路電流應(yīng)實(shí)施軟關(guān)斷
IGBT驅(qū)動(dòng)器exb841、m57962和hl402b均能滿(mǎn)足以上要求。但這些驅(qū)動(dòng)器不能徹底封鎖脈沖，如不采取措施在故障不消失情況下會(huì)造成每周期軟關(guān)斷保護(hù)一次的情況，這樣產(chǎn)生的熱積累仍會(huì)造成IGBT的損壞。為此可利用驅(qū)動(dòng)器的故障檢測(cè)輸出端通過(guò)光電耦合器來(lái)徹底封鎖門(mén)極脈沖，或?qū)⒐ぷ黝l率降低至1hz以下，在故障消失時(shí)自動(dòng)恢復(fù)至正常工作頻率。
如圖1所示，IGBT的驅(qū)動(dòng)模塊m57962l上自帶保護(hù)功能，檢測(cè)電路檢測(cè)到檢測(cè)輸入端1腳為15v高電平時(shí)，判定為電流故障，立即啟動(dòng)門(mén)關(guān)斷電路，將輸出端5腳置低電平，使IGBT截止，同時(shí)輸出誤差信號(hào)使故障輸出端8腳為低電平，以驅(qū)動(dòng)外接保護(hù)電路工作，延時(shí)8~10μs封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，這樣能很好地實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。經(jīng)1~2ms延時(shí)后，如果檢測(cè)出輸入端為高電平，則m57962l復(fù)位至初始狀態(tài)。

圖1

采用無(wú)感線路
由前面的分析可知，相對(duì)于同樣的di/dt，如果減小雜散電感l(wèi)б的數(shù)值，同樣可以緩減關(guān)斷過(guò)程的dvce/dt。對(duì)于功率較大的IGBT裝置，線路寄生電感較大，可用兩條寬而薄的母排，中間夾一層絕緣材料，相互緊疊在一起，構(gòu)成低感母線，也有專(zhuān)門(mén)的生產(chǎn)廠家為裝置配套制作無(wú)感母線。無(wú)感母線降低電壓過(guò)沖的意義不僅為了避免過(guò)流或短路，還在于減輕吸收電路的負(fù)擔(dān)，簡(jiǎn)化吸收電路結(jié)構(gòu)，減少吸收電阻功耗，減少逆變器的體積。這也是很令人關(guān)注的問(wèn)題。
積極散熱
IGBT在開(kāi)通過(guò)程中，大部分時(shí)間是作為MOSFET來(lái)運(yùn)行的，只是在集射電壓vce下降過(guò)程后期，pnp晶體管由放大區(qū)至飽和區(qū)，增加了一段延緩時(shí)間，使vce波形被分為兩段。IGBT在關(guān)斷過(guò)程中，MOSFET關(guān)斷后，pnp晶體管中的存儲(chǔ)電荷難以迅速消除，使集電極電流波形變?yōu)閮啥?，造成集電極電流較大的拖尾時(shí)間。顯然，開(kāi)通關(guān)斷時(shí)間的延遲會(huì)增加開(kāi)關(guān)損耗，并且，每開(kāi)通關(guān)斷一次損耗就會(huì)累加，如果開(kāi)關(guān)頻率很高，損耗就會(huì)很大，除了降低逆變器的效率以外，損耗造成的最直接的影響就是溫度升高，這不僅會(huì)加重IGBT發(fā)生擎住效應(yīng)的危險(xiǎn)，而且，會(huì)延長(zhǎng)集電極電流的下降時(shí)間和集射電壓的上升時(shí)間，引起關(guān)斷損耗的增加。顯然，這是一個(gè)惡性循環(huán)，因此，為IGBT提供良好的散熱條件是有效利用器件，減少損耗的主要措施。除了正確安裝散熱器外，安裝風(fēng)扇以增強(qiáng)空氣流通，可以有效的提高散熱效率。